#pragma once
#include <iostream>
#include <vector>
#include <semaphore.h>
#include <pthread.h>
using namespace std;

// 除了为空和为满两种情况，生产者和消费者可以通过不同的下标访问同一个队列
// 生产和消费的互斥关系由信号量提供
// 生产生产，消费消费的互斥与同步需要自己加锁
// 即使多生产者，多消费者，也同时最多只有一个生产者，一个消费者进入队列

const static int defaultcap = 5;

template <class T>
class RingQueue
{
private:
    // 封装PV
    void P(sem_t &sem)
    {
        sem_wait(&sem);
    }
    void V(sem_t &sem)
    {
        sem_post(&sem);
    }
    // 封装加锁解锁
    void Lock(pthread_mutex_t &mutex)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
    }
    void Unlock(pthread_mutex_t &mutex)
    {
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }

public:
    RingQueue(int cap = defaultcap)
        : ringqueue_(cap), cap_(cap), c_step_(0), p_step_(0)
    {
        sem_init(&cdata_sem_, 0, 0);
        sem_init(&pspace_sem_, 0, cap);
        pthread_mutex_init(&c_mutex_, nullptr);
        pthread_mutex_init(&p_mutex_, nullptr);
    }

    void Push(const T &in) // 生产
    {
        // P()申请信号量
        P(pspace_sem_);
        // 加锁  在P之后原因 1.P操作是原子的 2.临界区尽可能少 3.这样P是并行的，只有Lock是串行的
        // 4.其他线程申请到了信号量，本线程完成一次任务后还要重新申请，才能加锁，大概率抢不过其他线程，避免饥饿
        Lock(p_mutex_);

        ringqueue_[p_step_] = in;
        // 位置后移，维持环形特性
        p_step_++;
        p_step_ %= cap_;

        // 解锁
        Unlock(p_mutex_);

        // V()释放信号量
        V(cdata_sem_);
    }

    void Pop(T *out) // 消费 通过out带出
    {
        P(cdata_sem_);

        Lock(c_mutex_);

        *out = ringqueue_[c_step_];
        c_step_++;
        c_step_ %= cap_;

        Unlock(c_mutex_);

        V(pspace_sem_);
    }
    ~RingQueue()
    {
        sem_destroy(&cdata_sem_);
        sem_destroy(&pspace_sem_);
        pthread_mutex_destroy(&c_mutex_);
        pthread_mutex_destroy(&p_mutex_);
    }

private:
    vector<T> ringqueue_; // 队列
    int cap_;             // 容量

    int c_step_; // 消费者下标
    int p_step_; // 生产者下标

    sem_t cdata_sem_;  // 消费者关注的数据资源信号量
    sem_t pspace_sem_; // 生产者关注的空间资源信号量

    pthread_mutex_t c_mutex_; // 生产生产，消费消费的互斥与同步需要自己加锁
    pthread_mutex_t p_mutex_;
};